中国矿业大学计算机地图制图原理与方法
计算机地图制图原理与方法——地图符号设计参考文档
符号图元设计
? 符号图元： 指的是指地图符号中最小的具有独立 逻辑意义的图形单位。
? 一个地图符号就是一个或多个图元集合的组合， 因此，图元设计是设计符号的核心。
? 符号设计系统通常是根据点、线、面符号的不同 特点，分别为这三类符号提供组成符号的基本图 元。
? 根据面向对象的观点，可以将各基本图元定义成 不同的图元 对象类，这样，一个符号则是不同图 元对象类实例对象聚集而成的复杂对象。
? 用色相及色调的明显差异表示制图信息显著的 类别差异 。
地图符号设计
? 地图符号设计是整个地图设计工作中极为重 要的一环。
? 地图制图或GIS 系统一般都提供了制作或设计 符号（库）的功能。
? 符号设计主要途径：
? （1）文本编辑（AutoCAD的形文件shp）； （2）二次开发语言编程（ARC/INFO的AML)；
? 按符号与地图 比例尺的关系分类 ：不依、半依、依比 例尺；
? 按符号所表示的制图对象的 地理特征量度 分类：定性 符号、定量符号和等级符号；
? 按符号的 图形特征分类 ：几何符号、艺术符号、文字 符号 ；
? 按符号的 表示方式分类：矢量、栅格；
? 地形图图式 ：地图符号样式和描绘规则的规范 ，是 测绘和出版地形图必须共同遵守的基本依据之一，是 由国家统一颁布执行的标准。
地图符号设计
? 符号设计系统研究的 内容包括：
? （1）符号设计；主要是针对地图符号本身，即对 符号的形状、尺寸、色彩进行设计。
? （2）符号库设计；指对设计的符号进行合理的数 据结构组织并建立有效索引。
? （3）符号设计 系统设计；就是研究符号设计界面、 操作工具等对符号进行编辑、修改、存储等操作。
? 基本运算：灰度值变换、平移、算数组合与逻辑组合。
计算机地图制图原理与方法-图形处理变换与常用地图操作
直接求交算法
1、如何快速判断直线与窗口的关系？ 如何快速判断直线与窗口的关系？ 2、如何快速求出直线与窗口边的交点？ 如何快速求出直线与窗口边的交点？ 1、采用编码方法 2、采用参数形式表示直线和窗口各边
Cohen-Sutherland裁剪 Cohen-Sutherland裁剪
将窗口边线两边沿长，得到九个区域， 将窗口边线两边沿长，得到九个区域，每一个 区域都用一个四位二进制数标识， 区域都用一个四位二进制数标识，直线的端点都 按其所处区域赋予相应的区域码， 按其所处区域赋予相应的区域码，用来标识出端 点相对于裁剪矩形边界的位置。 点相对于裁剪矩形边界的位置。
Cohen-Sutherland裁剪 Cohen-Sutherland裁剪
对于那些非完全可见、又非显然不可见的线段， 对于那些非完全可见、又非显然不可见的线段，需要 求直线段与窗口边及延长线求交点。 求直线段与窗口边及延长线求交点。 求交边的顺序可任意设定，最坏情形，线段求交四次。 求交边的顺序可任意设定，最坏情形，线段求交四次。 如何快速求出有用交点，避免无用的求交运算？ 如何快速求出有用交点，避免无用的求交运算？ 按序判断端点编码中各位的值（ ），如果为 按序判断端点编码中各位的值（CtCbCrCl），如果为 ）， 1则求与该边的交点。 则求与该边的交点。 则求与该边的交点 1）特点：用编码方法可快速判断线段--完全可见和显 ）特点：用编码方法可快速判断线段 完全可见和显 然不可见。但不易于硬件实现。 然不可见。但不易于硬件实现。 2）特别适用二种场合： ）特别适用二种场合： 大窗口场合； 大窗口场合； 窗口特别小的场合(如 光标拾取图形时,） 窗口特别小的场合 如, 光标拾取图形时 ）
直线段求交
p(t ) = A + Bt ,0 ≤ t ≤ 1
中国矿业大学 计算机地图制图原理与方法
《计算机地图制图原理与方法》上机实验报告学号：07103081姓名：罗京辉班级：测绘10-2班指导教师：王中元学院：环境与测绘学院环境与测绘学院实验一、扫描矢量化一、实验目的1、熟悉Cass制图环境。
2、掌握在计算机制图中扫描矢量化处理。
3、掌握用南方Cass制图软件扫描矢量化的基本步骤与基本方法。
4、进一步对计算机制图课堂知识加深了解。
二、实验原理扫描矢量化其基本原理是对各种类型的数字工作底图如纸质地图、黑图或聚酯薄膜图，使用扫描仪及相关扫描图像处理软件，把底图转化为光栅图像，对光栅图像进行诸如点处理、区处理、桢处理、几何处理等，在此基础上对光栅图像进行矢量化处理和编辑，包括图像二值化、黑白反转、线细化、噪声消除、结点断开、断线连接等。
这些处理由专业扫描图像处理软件进行，其中区处理是二值图像处理(如线细化)的基础，而几何处理则是进行图像坐标纠正处理的基础，通过处理达到提高影像质量的目的。
然后利用软件矢量化的功能，采用交互矢量化或自动矢量化的方式，对地图的各类要素进行矢量化，并对矢量化结果进行编辑整理，存储在计算机中，最终获得矢量化数据，即数字化地图，完成扫描矢量化的过程。
数据采集是数字化图最重要的工作，在数字化过程中各种地物的数字化均有自身特点，因而，在数字化作业时必须充分考虑各种类型地物的特点进行数据采集。
对于点状类符号（如独立地物符号），仅需采集符号的定位点数据；对折线类型的线状符号只需采集各转折点数据；曲线类型的线状符号，只对其特征点的数据进行采集，由程序自动拟合为曲线，特征点的选择同地形测图时的方法相同，曲线上明显的转弯点等均是特征点。
对于斜坡、陡坎、围墙、栏杆等有方向性的线状类符号，数据的采集要结合图式符号库的具体算法进行，数据采集只在定位线上进行，采集数据的前进方向的选择要按软件图式符号库的规定进行，如规定有方向性的线状类符号的短毛线或小符号在前进方向右侧（或左侧），由此可结合图上符号的具体位置决定数据采集的前进方向；对面状类符号，则只需采集在其轮廓线上的拐点或特征点。
计算机地图制图原理与方法
第一章：地图是按照一定的数学法则，将地球（或星体）表面上的空间信息，经概括综合后以可视化、数字化或可触摸的符号形式，缩小表达在一定载体上的图形模型，用以传输、模拟和认知客观世界的时空信息。
计算机地图制图，是指以计算机硬件设备为基础，在相应软件系统支持下，以数字格式对地图制图要素进行采集、处理与管理，按照地图制作的规范进行符号化、图版制作与输出、并提供地图自动分析的全过程。
或者说，计算机地图制图是以传统的地图制图原理为基础，以计算机及其外围设备为工具，采用数据库技术和图形数字处理方法，实现地图信息的获取、变换、传输、识别、存储、处理、显示和绘图的应用技术。
计算机地图制图的特点：与传统地图制图比较：计算机地图制图信息容量大，易于校正、编辑和更新；无级缩放、无缝漫游；良好的交互性，地图制图自动化程度较高，制图效率高；成图精度高，更新速度快；便于信息共享与交流，易于派生新信息；易于与其他系统结合；计算机图形学是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的一门学科。
计算机图形学的研究内容：图形输入技术，图形建模技术，图形操作算法图形处理与输出技术，图形标准，计算机制图软件与系统开发，真实感图形、科学计算机可视化与多媒体制图图形应用技术。
计算机地图制图系统由五个部分组成，硬件、软件、制图数据、地图模型与方法以及操作管理与应用人员。
计算机硬件系统：控制器、运算器、存储器、输入、输出设备，控制器与运算器称为CPU，CPU 与存储器称为主机。
第二章：地图的概念：按照一定的数学法则，将地球（或其他星球）上的自然和社会现象，通过制图综合所形成的信息，运用符号系统缩绘到平面上的图形，以传递它们的数量和质量，在时间和空间上的分布和发展变化。
地图的分类：按地图的内容（普通地图和专题地图），按地图比例尺（大比例尺地图大于等于1：10万，中比例尺地图大于1：100万小于1：10万，小比例尺地图小于等于1：100万），按制图区分，按用途分，按承载介质分，其他分类。
计算机制图原理与方法
1.计算机制图的基本概念以及和GIS的区别所谓计算机地图制图，是指以计算机硬件设备为基础，在相应软件系统的支持下，以数字格式对地图制图要素与现象数据进行采集、处理与管理，按照地图制作的规范进行符号化、图版制作与输出，并提供地图自动分析的全过程。
或者说，计算机地图制图是以传统的地图制图原理为基础，以计算机及其外围设备为工具，采用数据库技术和图形数字处理方法，实现地图信息的获取、变换、传输、识别、存储、处理、显示和绘图的应用技术。
计算机地图制图与地理信息系统具有明显的差别，地图强调的是数据表达、符号化与显示，而地理信息系统则注重于信息管理与分析。
从系统的组成和功能上，一个地理信息系统拥有计算机地图制图系统的所有功能，并且地理信息系统还具有空间与属性数据一体化管理、数据处理与空间分析的功能。
2.计算机地图制图数据预处理数据预处理是计算机地图制图过程中的一个重要环节，包括对制图数据的存储、选取、分析、加工、输出等操作，以完成地图制作过程中的几何纠正、比例尺和投影变换、要素的制图综合、数据的符号化等。
数据预处理的主要内容包括几何纠正、数据压缩、数据光滑、数据规范化和数据匹配。
3.多边形的扫描转换多边形的扫描转换过程可以分为4个步骤：1.求交：计算扫描线与多边形各边的交点；2.排序：把所有交点按x值递增顺序排序；3.配对：第1个与第2个，第3个与第4个，……，每对交点代表一相交区间；4.着色：把相交区间内的像素置成多边形颜色，把相交区间外的像素置成背景色。
注意问题：1.在扫描转换或其他图形算法中完成的计算常充分利用待显示场景的各种连贯性来减少运算量，为了提高效率，在处理一条扫描线时，仅对于它相交的多边形进行求交运算。
2.使用增量法计算时，我们需要知道一条边何时不再与下一条扫描线相交，以便及时把它从活性边表中删除出去。
3.在多边形填充时，还要注意边界像素取舍问题。
4.矢量数据结构无拓扑关系的矢量结构——点位字典法为例克服Spaghetti模型的缺点，产生了点位字典发，点位字典包括地图上每一个边界点的坐标，然后建立点、线、多边形的边界表，它们由点位序号组成。
计算机地图制图实验报告-Jack
China University of Mining and Technology《计算机地图制图原理与方法》上机实验报告学号： 07122825姓名：王亚亚班级：测绘12—1指导教师：王中元中国矿业大学环境与测绘学院2014-10-10实验一、扫描矢量化一、实验目的1、熟悉Cass制图环境。
2、掌握在计算机制图中扫描矢量化处理。
3、掌握用南方Cass制图软件扫描矢量化的基本步骤与基本方法。
4、进一步对计算机制图课堂知识加深了解。
二、实验原理扫描矢量化其基本原理是对各种类型的数字工作底图如纸质地图、黑图或聚酯薄膜图，使用扫描仪及相关扫描图像处理软件，把底图转化为光栅图像，对光栅图像进行诸如点处理、区处理、桢处理、几何处理等，在此基础上对光栅图像进行矢量化处理和编辑，包括图像二值化、黑白反转、线细化、噪声消除、结点断开、断线连接等。
这些处理由专业扫描图像处理软件进行，其中区处理是二值图像处理(如线细化)的基础，而几何处理则是进行图像坐标纠正处理的基础，通过处理达到提高影像质量的目的。
然后利用软件矢量化的功能，采用交互矢量化或自动矢量化的方式，对地图的各类要素进行矢量化，并对矢量化结果进行编辑整理，存储在计算机中，最终获得矢量化数据，即数字化地图，完成扫描矢量化的过程。
数据采集是数字化图最重要的工作，在数字化过程中各种地物的数字化均有自身特点，因而，在数字化作业时必须充分考虑各种类型地物的特点进行数据采集。
对于点状类符号（如独立地物符号），仅需采集符号的定位点数据；对折线类型的线状符号只需采集各转折点数据；曲线类型的线状符号，只对其特征点的数据进行采集，由程序自动拟合为曲线，特征点的选择同地形测图时的方法相同，曲线上明显的转弯点等均是特征点。
对于斜坡、陡坎、围墙、栏杆等有方向性的线状类符号，数据的采集要结合图式符号库的具体算法进行，数据采集只在定位线上进行，采集数据的前进方向的选择要按软件图式符号库的规定进行，如规定有方向性的线状类符号的短毛线或小符号在前进方向右侧（或左侧），由此可结合图上符号的具体位置决定数据采集的前进方向；对面状类符号，则只需采集在其轮廓线上的拐点或特征点。
算机地图制图原理概
面状符号
表示面状地物，如森林、湖泊 等。
文字和数字注记
表示地物的名称、数量、质量 等属性信息。
03
CATALOGUE
计算机地图制图技术原理
03
CATALOGUE
计算机地图制图技术原理
数字地图的制作流程
地图数据采集
通过实地调查、遥感技术、GPS定位等方式 获取地图数据。
地图符号化
将地理信息数据转化为可视化的地图符号， 以表达地理要素的特征和属性。
坐标系统
描述地理要素的空间位置，常见的坐 标系统有地理坐标、投影坐标等。
坐标转换
在地图制作过程中，可能需要将不同 坐标系统进行转换，以确保地图的准 确性和一致性。
地理信息系统的应用
GIS概述
GIS功能
地理信息系统是一种用于处理、分析和表 达地理数据的计算机系统。
包括数据输入、编辑、查询、分析、可视 化等，广泛应用于资源管理、城市规划等 领域。
环境监测等。
灾害应急响应
地图制图软件在灾害应急响应中用于 制作应急地图、进行灾害评估和资源
调度等。
自然资源管理
在土地资源管理、森林资源管理、水 资源管理等领域，地图制图软件发挥 着重要作用。
商业决策支持
地图制图软件可以为商业决策提供可 视化支持，如市场分析、物流规划等 。
软件应用案例分析
城市规划与管理
软件内置或支持插件形 式的空间分析工具，如 缓冲区分析、叠加分析 、网络分析等，用于解 决各种地理空间问题。
地图制图软件支持多种 形式的可视化表达，如 柱状图、饼图、热力图 等，同时可以将地图导 出为各种格式的文件， 如PDF、JPEG、PNG等 。
软件功能和使用方法
数据输入与处理
矿业信息技术-采矿CAD技术
2021/7/23
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• 在绘图过程中，经常会遇到许多新的线型，这些线型代表着实际 问题中的某些含义，如断层、井田边界、高压线、铁路、水沟线 等。虽在AutoCAD系统本身也提供了大量线型，但远不能满足 实际采矿制图的需要。因此，定制采矿专用线型就十分必要。
• 对于简单线型文件(只包含点、线和空格的线型文件)，可以在 AutoCAD2004的安装文件的Support文件夹中直接建立线型文件， 其默认的线型文件是acad.lin。而对于复杂的线型，例如井田边 界、煤柱线等线型，需要专门进行定制。
• 编制采矿软件包：自动、半自动绘制采矿工程图，是比 较先进的绘图方法。在有条件的单位应积极推广应用。
2021/7/23
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扫描描图法步骤：
– 1）扫描图纸 – 2）设置图形单位及精度 – 3）插入CAD后的位图误差校正 – 4）绘制图框、标题栏及经纬网 – 5）建立图层及加载相应线型 – 6）定义文本样式 – 7）定义块
2021/7/23
2
• 作图法：第一步从已有的图纸上量取并记录有关“点” 的坐标值（或从其他文件中得到各点坐标值），第二步 使用各点的坐标值按照一定的作图顺序在AutoCAD环 境中绘图。
– 由于要确定每一个定位点的坐标，工作量大，绘制时间长。 – 在量取坐标过程中容易产生误差，工作时需一边看图一边输
2021/7/23
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• 1）*为线型定义开始标志，其后紧跟线型文件名，如 BORDER、BORDER2等，其后为可选的线型描述，要求 不超过47个字符。
• 2）A为对准符号，表示以短线开始，以短线结束。目前， AutoCAD只支持A这一种对准方式。其后的数字表示线的 长度和空格的长度。
• 即正数表示落笔，负数表示抬笔，0表示点。（AutoCAD 中把小数点前的0省了，如：0.25 写作 .25）
计算机地图制图原理与方法-图形变换
1 0 T x1 T x 2
0 1 T y1 T y 2
0 0 1
复 合 比 例 复 合 旋 转
s x1 T 2 T s1 T s 2 0 0
0
s
y1
0
0 s x 2 0 0 1 0
0
s
y2
0
0 s 0 1
x1
s 0 0
x2
0
s s
y1 y2
0
0 0 1
T
r
cos 1 sin 1 0 cos 2 sin 2 0 T r1 T r 2 sin 1 cos 1 0 sin 2 cos 2 0 0 0 1 0 0 1
1
R T
x
1
1 A
1、公式具有普适性，但特殊轴线如何处理？ 2、公式可以有多种等价的表达，任意轴可以变 换到X 或Y或Z轴，变换过程也有多种选择。 3、该矩阵具有重要的推广价值。
坐标系变换
把用原坐标系定义的新坐标的3个方向矢量 规格化（正交化、单位化）
u=(ux，uy，uz) v=(vx，vy，vz) w=(wx，wy，wz)
透视投影
• 透视 投影的视线是从视点(观察点)出发，视线是不 平行的，任何一束不平行于投影平面的平行线的投 影将汇聚在一点称之为灭点，在坐标系上的灭点称 为主灭点。透视投影按照主 灭点的个数分为一点透 视，两点透视和三点透视。
若新坐标原点为(x,y,z)，则变换矩阵为：
Z
W V (X,Y,Z) U
1 0 0 0 1 0 T R 0 0 1 X Y Z
0 U V W 0 0 U V W 0 0 U V W 0 1 0 0 0 1
计算机地图制图实验报告
中国矿业大学China University of Mining and Technology《计算机地图制图》实验报告姓名：班级：学号：指导教师：中国矿业大学环境与测绘学院2014-11-08建立DTM，绘制等高线。
二、实验工具Autocad、cass、已经完成其他工作的底图（底图中包括高程点控制点等其他数据）三、实验过程1.、打开底图：导入老师提供的地图当做底图，我被分到的是第8幅图，图中的等高线分布在两个区域，一个是位于居民区附近的小范围的区域，另一个是在底图中的右方以及右下方大范围地区。
图中等高线分布较密。
2、绘制范围：建立TIN三角网之前，需要绘制建立区域的边界。
利用CAD自带的绘图功能，点击多线段绘制，进行边界的绘制，尽量使较多的高程点以及控制点划入边框内。
在绘制过程中，最后应将边界闭合，在命令栏里，输入c，按回车，结束绘制。
我首先绘制的是相对较小的区域，再次绘制较大的区域，大区域内含有内岛，绘制比较复杂。
我使用了包围的方法，把整个区域包围。
3、建立DTM：点击菜单栏里的等高线一栏，选择第一个“建立DTM”，选择“由图面高程点生成”，在结果显示中选择“显示建三角网的结果”。
在图中选定边框，建立三角网。
结果如图一。
4、三角网的处理：计算机生成的三角网中有些不满足最佳三角形的原则，需要进行人工筛选。
最佳三角形形状是尽量接近正三角形，三角形边长之和最小，保证最近的点形成三角形，形成的该三角形不应该包括第四个高程点。
这里使用等高线一栏的“删除三角形”进行TIN三角形的删除。
在一些需要加入TIN三角网的高程点，也是使用等高线一栏的操作“增加三角形”，进行对TIN网的完善。
5、绘制等高线：在进行完TIN三角网的建立之后，在等高线一栏选择“绘制等高线”，这里会显示所建立的TIN网中的最高最低的高程值。
在下面有一栏的等高线的间距内选择等高线间距，由于我的图片等高线绘制的区域较大，我就选择了0.5m的高程距。
地图制图原理
地图制图原理
地图制图原理是一种通过图形、线条和颜色等方式来展示地理信息的方法。
地图不仅仅是一幅图像，它是地理数据的可视化呈现。
地图制图原理的核心就是准确和清晰地表达地理现象，使观察者能够直观地理解和解读这些现象。
地图制图原理依赖于一些基本的原则和规则，如比例尺、方位、符号、颜色编码等。
比例尺是地图上显示的距离和实际距离之间的比例关系，它使得使用者能够准确测量和估计地理实体的大小和距离。
方位用于标识地图的朝向，通常使用指北针或方位角度来表示。
符号是一种图形化的方式来代表地理现象，如点、线、面等，不同的符号代表不同的地理特征。
为了提高地图的可读性，颜色编码也经常被应用，不同的颜色可以用来表示不同的地理属性或分类。
除了上述的基本原则和规则，地图制图原理还需要考虑地图的数据来源与质量、地理数据的类型、地图的样式和设计等方面。
数据的来源和质量要求制图者使用可靠和准确的数据，以确保地图的可信度。
地理数据的类型包括点、线、面等，不同的数据类型需要采用不同的图形和符号来表达。
地图的样式和设计决定了地图的整体美观和可读性，例如字体的大小、颜色的选择、标签的位置等。
综上所述，地图制图原理是一种通过图形和符号来展示地理信息的方法，它结合了比例尺、方位、符号、颜色编码等基本原则，同时还需要考虑数据的来源与质量、数据类型、地图样式
和设计等因素。
通过遵循地图制图原理，制图者能够创建准确、清晰、可读性强的地图，使观察者能够方便地理解地理现象。
00计算机地图制图原理与方法
Hale Waihona Puke 主要参考文献
[1] 徐庆荣，杜道生等编著，计算机地图制图原理，武汉测绘 科技大学出版社 [2]孙家广，杨长贵编著，计算机图形学，清华大学出版社 [3] 杨德麟等编著，大比例尺数字测图的原理方法与应用，清 华大学出版社 [4]毋河海，龚健雅等编著，地理信息系统（GIS）空间数据结 构与处理技术，测绘出版社 [5]李志林 朱庆等著 数字高程模型 武汉测绘科技大学出版社 [6]地形三维可视化技术，徐青著，测绘出版社 [7]VB编程方面的参考书 [8]autoCAD方面的参考书
计算机地图制图
课程内容
一、计算机地图制图的原理和方法
计算机地图制图有关概念 地图数据的获取方法和途径 基本图形的生成算法 二维地图的组织、存储和可视化表达 三维立体地图的绘制原理与方法
二、 AutoCAD的使用方法
课程要求
计算机制图及应用是由测量制图过渡到地理信息系统 的一门专业基础核心课。通过本课程的学习，培养学 生了解使用计算机技术绘制地图的原理和过程，计算 机地图制图的基本概念、基本理论和方法，具有获取 地图数据，数据组织和管理，计算机绘制图形的能力。 突出实践和编程能力，作业要求提交计算机程序，计 平时成绩 AutoCAD绘图，上机考试（开卷），计入考试成绩 理论考试（闭卷），计入考试成绩 成绩评定：平时作业＋两次考试 上机实验与正常上课一样，严格考核
最新计算机地图制图原理与方法基本图形生成算法
直线生成算法的改进
如何利用上述算法实现任意直线的绘制？
关于线型线宽的说明
实线就是将选到所有的点都画出来 虚线就是在所选的点中选相邻的几个画，然后
接着相邻的几个不画 点线就是在所选的点中，每隔几个就画一个 线宽只对实线有效，实际上就是根据其倾斜角
然后选定是在选中的点的(x+-width/2, y)或者(x, y+-width/2)也画出来，相当于一把近似垂直于 直线的刷子
3.2.3 生成直线的Bresenham算法
Yi+1 Yi
D
B A
C
xi
Xi+1
原理：
dd
dd
假定直线斜率,0<k<1, 起点坐标为(x,y);
下一个点亮象素可能是：(x+1,y) 或 (x+1,y+1)。这可通过 d值的大小来确定:
d = d+k, 当d>1 时 d=d-1 ;
当d<=0.5取 (x+1,y)，否则取(x+1,y+1)。令e=d-0.5, 显然 e 的初值为-0.5。这样可用e的符号来进行判断。
从速度考虑，还 有那些可以改进？
e=e+2*dy; x++;
if (e≥0) { y++; e=e-2*dx}
}
}
Bresenham画线算法示例
初始值：dx=7; dy=4; k= 4/7
8
7 6
5 4
3 2
1 0
起点
0
讨论象素点的选取是 否有规律？有何用
终点
123456 7
e=-7/14 1、X0=0, Y0=0, e=1/14 2、X1=1, Y1=1, e=-5/14 3、X2=2, Y2=1, e=3/14 4、X3=3, Y3=2, e=-3/14 5、X4=4, Y4=2, e=5/14 6、X5=5, Y5=3, e=-1/14 7、X6=6, Y6=3, e=7/14 8、X6=7, Y6=4, e=1/14
中国矿业大学2014计算机地图制图复习整理
中国矿业大学2014计算机地图制图复习整理Made by Supercool一、计算机地图制图系统的组成①、计算机地图制图的硬件系统②、计算机地图制图软件系统③、地图数据④、地图制图员与用户⑤、地图模型与方法二、1、数字化采集的主要原则2、地物要素编码3、预处理；几何纠正的概念；压缩方法（选择一种）数据预处理：数据预处理是计算机地图制图过程中一个重要环节，包括对制图数据的存储、选取、分析、加工、输出等操作，以完成地图制作过程中的几何纠正、比例尺和投影变换，要素的制图综合，数据的符号化等。
几何纠正：消除图底及扫描产生的几何畸变——图幅纠正压缩方法：间隔取点法垂距法偏角法道格拉斯-普克法光栏法1、连接p1和p2点，过p2点作一条垂直于p1p2的直线，在该垂线上取两点a1和a2，使a1p2＝a2p2＝d／2，此时a1和a2为“光栏”边界点，p1与a1、p1与a2的连线为以p1为顶点的扇形的两条边，这就定义了一个扇形(这个扇形的口朝向曲线的前进方向，边长是任意的)。
通过p1并在扇形内的所有直线都具有这种性质，即p1p2上各点到这些直线的垂距都不大于d/2。
2、2、若p3点在扇形内，则舍去p2点。
然后连接p1和p3，过p3作p1p3的垂线，该垂线与前面定义的扇形边交于c1和c2。
在垂线上找到b1和b2点，使p3b1＝p3b2＝d／2，若b1或b2点落在原扇形外面，则用c1或c2取代。
3、3、检查下一节点，若该点在新扇形内，则重复第(2)步；直到发现有一个节点在最新定义的扇形外为止。
4、4、当发现在扇形外的节点，如图中的p4，此时保留p3点，以p3作为新起点，重复1°～3°。
如此继续下去，直到整个点列检测完为止。
所有被保留的节点(含首、末点)，顺序地构成了简化后的新点列。
5、几种数据压缩方法比较三、直线生成（DDA、中心划线算法不用写代码要求写出过程步骤，综合例子）【重点】①数值微分法（ＤＤＡ）原理：DDA（Digital Difference Analyzer）方法是利用计算⊿x或⊿y的一种线段扫描转换算法。
计算机地图制图原理概述
计算机地图制图的基本原理
• 图形的离散化 • 用点可以表示地图上所有的图形，而平面上的任意一点可以用x,y,M来表示，X,Y表示点的平面位置，
• 国内发展状况 • 1 硬件方面 • 2 软件开发及系统建立方面
• 硬件 • 软件 • 地图数据 • 制图人员
计算机地图制图原理概述
• 输入设备 • 处理设备 • 输出设备
计算机地图制图原理概述
• 键盘鼠标 • 光笔、触摸屏 • 数字化仪 • 扫描仪 • 全站仪、GPS接收机等
输入设备
手扶跟踪数字化仪
喷墨打印机
栅格点阵
高 适合绘制一般的线划地图，还可以进行刻图等特殊方式 的绘图
高
可制作彩色地图与影像地图等各类精致地图制品。
高分辨彩显
屏幕像元点阵
一般
实时显示GIS的各类图形、图像产品。
行式打印机 胶片拷贝机
字符点阵 光栅
差 以不同复杂度的打印字符输出各类地图，精度差，变形 大。
较高 可将屏幕图形复制至胶片上，用于制作幻灯片或正胶片。
• 手扶跟踪数字化仪,根据其采集数据的方式分为机械式、超声波式和全电子式三种, 其中全电子式数 字化仪精度最高，应用最广。按照其数字化版面的大小可分为A0、A1、A2、A3、A4 等。
• 数字化仪由电磁感应板、游标和相应的电子电路组成。这种设备利用电磁感应原理：在电磁感应 板的x，y方向上有许多平行的印刷线，每隔200μm一条。游标中装有一个线圈。当使用者在电磁 感应板上移动游标到图件的指定位置，并将十字叉丝的交点对准数字化的点位，按动相应的按钮时， 线圈中就会产生交流信号，十字叉丝的中心也便产生了一个电磁场，当游标在电磁感应板上运动时， 板下的印制线上就会产生感应电流。印制板周围的多路开关等线路可以检测出最大信号的位置，即 十字叉线中心所在的位置，从而得到该点的坐标值。
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《计算机地图制图原理与方法》上机实验报告学号：07103081姓名：罗京辉班级：测绘10-2班指导教师：王中元学院：环境与测绘学院环境与测绘学院实验一、扫描矢量化一、实验目的1、熟悉Cass制图环境。
2、掌握在计算机制图中扫描矢量化处理。
3、掌握用南方Cass制图软件扫描矢量化的基本步骤与基本方法。
4、进一步对计算机制图课堂知识加深了解。
二、实验原理扫描矢量化其基本原理是对各种类型的数字工作底图如纸质地图、黑图或聚酯薄膜图，使用扫描仪及相关扫描图像处理软件，把底图转化为光栅图像，对光栅图像进行诸如点处理、区处理、桢处理、几何处理等，在此基础上对光栅图像进行矢量化处理和编辑，包括图像二值化、黑白反转、线细化、噪声消除、结点断开、断线连接等。
这些处理由专业扫描图像处理软件进行，其中区处理是二值图像处理(如线细化)的基础，而几何处理则是进行图像坐标纠正处理的基础，通过处理达到提高影像质量的目的。
然后利用软件矢量化的功能，采用交互矢量化或自动矢量化的方式，对地图的各类要素进行矢量化，并对矢量化结果进行编辑整理，存储在计算机中，最终获得矢量化数据，即数字化地图，完成扫描矢量化的过程。
数据采集是数字化图最重要的工作，在数字化过程中各种地物的数字化均有自身特点，因而，在数字化作业时必须充分考虑各种类型地物的特点进行数据采集。
对于点状类符号（如独立地物符号），仅需采集符号的定位点数据；对折线类型的线状符号只需采集各转折点数据；曲线类型的线状符号，只对其特征点的数据进行采集，由程序自动拟合为曲线，特征点的选择同地形测图时的方法相同，曲线上明显的转弯点等均是特征点。
对于斜坡、陡坎、围墙、栏杆等有方向性的线状类符号，数据的采集要结合图式符号库的具体算法进行，数据采集只在定位线上进行，采集数据的前进方向的选择要按软件图式符号库的规定进行，如规定有方向性的线状类符号的短毛线或小符号在前进方向右侧（或左侧），由此可结合图上符号的具体位置决定数据采集的前进方向；对面状类符号，则只需采集在其轮廓线上的拐点或特征点。
面状符号内部有填充符号时，面状符号的轮廓线必须闭合。
三、实验数据在本次实验中，我所用实验数据为王老师提供的Tif格式的地形图中第二幅地图，数据如下：四、实验步骤运行南方Cass软件，在Cass中载入数据：步骤：工具->光栅图像->插入图像。
图象纠正，对图象进行变形纠正并赋以坐标：步骤：工具->光栅图像->图像纠正。
图像纠正完毕后，进行矢量化处理（1）对线状要素数字化：对于线状要素，首先点击多段线命令，然后在图上选择要素的特征点，连成多段线。
对于曲线部分，用折线段来替代，曲率小时取点较少，大时可多取些点，尽量避免冗余数据。
数据采集要尽量与原图保持一致，但要识别出原图中模糊、毛刺、斑点等质量问题，做到精益求精。
数字化时，要正确划分要素个体，不要多个要素连成一体，也不要单一要素分成若干段。
对于能用线状符号描述的，只需数字化符号的中心线或控制线、边界线即可；不能用符号描述的，可以整体数字化。
数字化时，有时找中心线很困难，可以沿着某边数字化，完成后再整体平移到中心线处。
数字化具有平行、垂直、相交、相切、相连等关系的要素，需要使用捕捉功能，以及复制、镜象、旋转等操作，保证要素的精确、完整。
（2）对面状要素数字化：对于面状要素，首先点击多段线命令，然后在图上选择面域边界的特征点，连成闭合的多段线。
对面状要素，数字化为闭合的多段线，一定在结束时选择闭合命令，或在多段线属性中选择闭合，首尾点重合不表示闭合。
数据点的采集要符合实际，如房屋的墙体一般是平直的，并且前后面保持平行，对于共用边界，要严格保证边界的一致，不要出现空洞、交叠的现象，做到不重、不漏。
可以采用捕捉、复制等手段。
对于不同层要素，也要注意相互的关系，点与线、线与线，线与面，面与面等的关系是否正确。
（3）对点状要素数字化：对于点状要素，数字化为点，点的采集要尽量位于要素中心，可以适当放大要素。
五、成果截图六、实验体会通过本次试验我熟悉了AutoCAD制图环境；掌握在计算机制图中扫描矢量化处理；掌握用南方Cass制图软件扫描矢量化的基本步骤与基本方法；进一步对计算机制图课堂知识加深了解。
本次实验我在实验过程中遇到了许多问题，比如说如何加图幅、图名、图框，辨认地形图上不清晰的地物符号、文字，最终经过请教同学和老师最终操作问题得以解决。
受益匪浅！实验二、高级语言图形编程一、实验目的掌握直线段、基本曲线曲面的生成算法，并用VC++实现算法，包括中点法生成直线，微分数值法生成直线段，圆、椭圆、抛物线等生成。
二、实验内容用不同的方法生成斜率不同的直线段，比较各种方法的效果。
自己设计一个图形，比如椭圆的生成算法，其它曲线如抛物线、圆都用类似的算法生成。
三、实验代码（摘录）CDrawView::CDrawView(){// TODO: add construction code herem_Dragging = 0;m_IsRect = FALSE;m_hArrow =AfxGetApp()->LoadStandardCursor(IDC_A RROW);m_hCross =AfxGetApp()->LoadStandardCursor(IDC_C ROSS);m_PenDotted.CreatePen(PS_DOT, 1, RGB(0,0,0));m_cTextColor = RGB(0,0,0);m_lf.lfHeight = 30;m_lf.lfWidth = 0;m_lf.lfEscapement = 0;m_lf.lfOrientation = 0;m_lf.lfWeight = FW_NORMAL;m_lf.lfItalic = FALSE;m_lf.lfUnderline = FALSE;m_lf.lfStrikeOut = FALSE;m_lf.lfCharSet = GB2312_CHARSET;m_lf.lfOutPrecision =OUT_STROKE_PRECIS;m_lf.lfClipPrecision =CLIP_STROKE_PRECIS;m_lf.lfQuality = DRAFT_QUALITY;m_lf.lfPitchAndFamily = VARIABLE_PITCH|FF_MODERN;strcpy(m_lf.lfFaceName, "仿宋_GB2312");}CDrawView::~CDrawView(){}BOOLCDrawView::PreCreateWindow(CREATESTRU CT& cs){// TODO: Modify the Window class or styles here by modifying// the CREATESTRUCT csm_ClassName = AfxRegisterWndClass(CS_HREDRAW|CS_VRE DRAW, 0,(HBRUSH)::GetStockObject(WHITE_BR USH), 0);cs.lpszClass = m_ClassName;returnCScrollView::PreCreateWindow(cs);}///////////////////////////////////// ///////////////////////////////////// ///// CDrawView drawingvoid CDrawView::OnDraw(CDC* pDC){CDrawDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);CSize ScrollSize = GetTotalSize();pDC->MoveTo(ScrollSize.cx, 0);pDC->LineTo(ScrollSize.cx, ScrollSize.cy);pDC->LineTo(0, ScrollSize.cy);CRect ClipRect;CRect DimRect;CRect IntRect;CDrawBase *pDraw;pDC->GetClipBox(&ClipRect);int NumDraws = pDoc->GetNumDraws();for(int Index = 0; Index < NumDraws; ++Index){pDraw = pDoc->GetDraw(Index);DimRect = pDraw->GetDimRect();if(IntRect.IntersectRect(DimRect, ClipRect))pDraw->Draw(pDC);}}void CDrawView::OnInitialUpdate(){CScrollView::OnInitialUpdate();CSize sizeTotal;sizeTotal.cx = 800;sizeTotal.cy = 600;SetScrollSizes(MM_TEXT, sizeTotal);}四、成果截图五、实验体会通过这次上机练习，我学会了VC++ MFC的简单使用，即如何用MFC编写可视化的界面。
在实验过程中遇到了一些困难，例如如何编写MFC程序。
通过询问老师和查阅资料，学会了简单的MFC编程，这是这次实验收获最大的地方。
另外，通过生成直线。
曲线算法的程序编写，加深了对理论知识的学习，例如：直线的中点算法、Bresenham 算法思想、直线的数值微分法的理解。
实验三、构建TIN一、实验目的本次实验是通过Cass7.0成图系统来熟悉数字地图的不规则格网的生成算法，通过实验了解TIN的概念，TIN生成中对几何三角形的形状的要求，掌握TIN生成的两种基本算法，明白其原理，算法的基本步骤，不但能够熟练地使用相关软件进行TIN图的生成，还能够在高级程序开发语言上进行TIN生成算法的实现，为制图系统的开发打下良好的基础。
二、实验内容利用Cass7.0成图系统来熟悉数字地图的不规则格网的生成算法，熟练地使用相关软件进行TIN图的生成，包括等高线的生成及一些相关的操作。
三、实验过程1.打开南方Cass7.0软件,将待要进行处理的图形数据加载到当前窗口。
2.仔细观察地图，确定将要生成TIN格网的大致区域，用Cass工具栏中的多段线工具圈画出进行TIN生成的区域，要求是该区域必须是闭合的。
3.点击主菜单上的“等高线按钮”，在出现的下拉菜单中选择“建立DTM”选项，出现如下图的对话框：选择“由图面高程点生成”“显示建三角网结果”。